491 / 2021-06-18 17:43:26

精密球轴承打滑预测模型研究

滚动轴承是旋转机械的重要支撑零部件，广泛应用于航空航天、精密机床、交通运输等领域，其动态性能直接影响整机装备的运行稳定性与服役可靠性，开展轴承动态特性研究具有重要工程意义。以精密机床主轴球轴承为例，针对现阶段轴承动力学模型非线性强、求解难度较大的问题，发展了一种球轴承动力学模型求解方法。根据轴承组件之间变形协调与几何相容条件，考虑离心效应与陀螺效应等因素的影响，建立滚动体与套圈的非线性受力平衡方程，通过牛顿-拉夫法孙法求解球轴承拟静力学模型，得出轴承组件相对位置关系，进一步结合轴承纯滚动条件，得出轴承组件运动初值；在此基础上，基于弹流润滑理论，构建润滑油膜拖动力方程，根据欧拉方程与牛顿运动定律，建立轴承组件运动微分方程，并采用龙格库塔法对动力学模型进行求解，研究了工况条件对轴承动态特性的影响。为验证模型求解的正确性，分别对拟静力学模型求解部分与动力学模型求解部分进行验证，计算表明该方法求解的拟静力学结果与现有算例偏差较小，动力学模型求解结果与实验结果基本吻合。转速增大时，轴承打滑加剧，适当增加预紧力，能够抑制打滑现象，提高轴承动力学性能。本文所提方法在一定程度上提高动力学模型求解的收敛效率，能够反映轴承服役过程中动力学行为的演变规律。